Titre : COMMANDE D’UNE UNITE ELECTRONIQUE DE COMMUTATION POUR L’ALIMENTATION ELECTRIQUE D’UNE CHARGE INDUCTIVE DE PUISSANCE. DOMAINE TECHNIQUE

L’invention concerne le domaine des circuits électroniques de commutation alimentant des charges inductives de puissance à partir d’un accumulateur électrique.

Dans l’automobile, par exemple, des charges inductives de puissance, tels que des moteurs électriques, sont régulièrement employées. Ces charges inductives de puissance nécessitent pour leur commande des ponts de commutateurs tels que des onduleurs, des ponts en H, des convertisseurs continus-continus, etc. Dans ce type d’architecture, un accumulateur électrique, par exemple une batterie, alimente ainsi la charge inductive de puissance par l’intermédiaire d’un circuit de commutation comportant un pont de commutateurs. Les charges inductives de puissance comportent des bobines qui génèrent un courant d’appel élevé lors de certaines phases de fonctionnement. Un moteur électrique, par exemple, va générer un appel de courant au démarrage du moteur, ou lors d’une forte accélération, qui peut être très élevé.

ART ANTÉRIEUR La gestion des forts courants d’appel relatifs à la charge inductive de puissance nécessite d’ajouter des condensateurs de filtrage, généralement de type électrochimique, entre l’alimentation électrique et la masse des circuits électroniques de commutation. Ces condensateurs sont utilisés pour stabiliser le bus de tension de la batterie à chaque appel de courant important pour les fonctions puissance du circuit électronique de commutation.

Dans ce contexte, une importante quantité d’énergie électrique traverse les condensateurs électrochimiques qui sont des composants sensibles présentant des spécifications et une plage d’utilisation déterminées, dont le non respect conduit à endommager ces composants. L’endommagement des condensateurs électrochimiques peut mener à un court-circuit entre la batterie et la masse et à une destruction de l’unité électronique de commutation.

La solution courante pour éviter ces conséquences critiques est de surdimensionner l’installation des condensateurs électrochimiques de filtrage. Ainsi, la batterie de condensateurs prévue entre l’alimentation électrique et la masse est constituée d’un nombre surdimensionné de condensateurs, et la capacité de ces condensateurs est également surdimensionnée. La sûreté de fonctionnement est obtenue moyennant un surcoût dans la fabrication des unités électroniques de commutation, ainsi qu’un encombrement supplémentaire sur les circuits imprimés de ces unités, ce qui va à l’encontre de la tendance, notamment dans l’industrie automobile, à l’abaissement des coûts de fabrication et à la diminution de la taille des calculateurs.

D’autres solutions prévoient de remplacer les condensateurs électrochimiques par des condensateurs d’autres technologies présentant moins de risques de défaillance. Ces condensateurs sont d’un coût supérieur à celui des condensateurs électrochimiques et ces technologies ne sont pas aussi bien adaptées à la fonction de filtrage.

EXPOSÉ DE L’INVENTION

L’invention a pour but d’améliorer les unités électroniques de commutation d’alimentation électrique d’une charge inductive de puissance de l’art antérieur.

A cet effet, l’invention vise un procédé de commande d’une unité électronique de commutation d’alimentation électrique d’une charge inductive de puissance, cette unité électronique de commutation comportant :

- un connecteur d’alimentation électrique ;

- un pont de commutateurs adaptés à être commandés selon un signal à modulation de largeur d’impulsions présentant une fréquence de travail nominale et un rapport cyclique ;

- une batterie de condensateurs de filtrage d’alimentation, disposés entre la masse et l’alimentation électrique de l’unité électronique de commutation.

Ce procédé comporte les étapes suivantes : - activer un condensateur de filtrage initial en le connectant entre l’alimentation électrique de l’unité électronique et la masse, et désactiver les autres condensateurs de la batterie de condensateurs de filtrage ;

- mesurer le courant traversant ce condensateur de filtrage initial ;

- si ce courant est supérieur à un seuil de courant nominal prédéterminé, activer un condensateur de filtrage supplémentaire en le connectant entre l’alimentation électrique de l’unité électronique et la masse, en parallèle du condensateur de filtrage initial.

Selon un mode de réalisation, lorsque tous les condensateurs de la batterie de condensateurs de filtrage sont activés, le procédé comporte les étapes suivantes :

- mesurer le courant traversant chacun des condensateurs de filtrage ;

- si ces courants sont supérieurs au seuil de courant nominal prédéterminé, augmenter la fréquence de travail du signal à modulation de largeur d’impulsion à une première fréquence de protection prédéterminée, supérieure à la fréquente de travail nominale.

Selon un mode de réalisation, lorsque la fréquence de travail est égale à la fréquence maximale de protection prédéterminée, le procédé comporte les étapes suivantes :

- mesurer le courant traversant chacun des condensateurs de filtrage ;

- si ces courants sont supérieurs à un seuil de courant maximal prédéterminé correspondant à la fréquence maximale de protection prédéterminée, diminuer le rapport cyclique du signal à modulation de largeur d’impulsion à une valeur de protection prédéterminée.

Le procédé selon l’invention permet de protéger les condensateurs électrochimiques de filtrage. Cette protection peut être mise à profit pour dimensionner au plus juste les condensateurs électrochimiques pour une unité électronique de commutation particulière. Le juste dimensionnement des condensateurs électrochimiques permet d’en réduire coût. De plus, les condensateurs électrochimiques étant des comportant encombrants, la réduction de leur nombre et de de leur capacité, permet un gain substantiel d’encombrement sur le circuit imprimé de l’unité électronique, et donc une réduction générale de la taille de cette unité électronique. Par ailleurs, cette protection permet d’augmenter la fiabilité de l’unité électronique de commutation.

Le procédé selon l’invention peut comporter les caractéristiques additionnelles suivantes, seules ou en combinaison :

- le procédé comporte les étapes suivantes : mesurer le courant traversant chacun des condensateurs de filtrage activés ; si ces courants sont supérieurs au seuil de courant nominal prédéterminé, activer un condensateur de filtrage supplémentaire en le connectant entre l’alimentation électrique de l’unité électronique et la masse ;

- lesdites étapes sont répétées jusqu’à l’activation de tous les condensateurs de la batterie de condensateurs de filtrage ;

- après une étape de mesure du courant traversant chacun des condensateurs de filtrage activés, si le courant traversant chaque condensateur activé est inférieur à un seuil plancher prédéterminé, désactiver le dernier condensateur activé ;

- le seuil plancher prédéterminé est égal à la moitié du seuil de courant nominal prédéterminé ;

- lorsque tous les condensateurs de la batterie de condensateurs de filtrage sont activés, le procédé comporte les étapes suivantes : mesurer le courant traversant chacun des condensateurs de filtrage ; si ces courants sont supérieurs au seuil de courant nominal prédéterminé, augmenter la fréquence de travail du signal à modulation de largeur d’impulsion à une première fréquence de protection prédéterminée, supérieure à la fréquente de travail nominale ;

- le procédé comporte les étapes suivantes : mesurer le courant traversant chacun des condensateurs de filtrage ; si ces courants sont supérieurs à un premier seuil de courant prédéterminé correspondant à la première fréquence de protection prédéterminée, augmenter la fréquence de travail du signal à modulation de largeur d’impulsion à une deuxième fréquence de protection prédéterminée ;

- les étapes suivantes sont répétées jusqu’à ce que la fréquence de travail atteigne une fréquence maximale de protection prédéterminée : mesurer le courant traversant chacun des condensateurs de filtrage ; si ces courants sont supérieurs à un N ^ième seuil de courant prédéterminé correspondant à la N ^ième fréquence de protection prédéterminée, augmenter la fréquence de travail du signal à modulation de largeur d’impulsion à une N+1 ^ième fréquence de protection prédéterminée ;

- lorsque la fréquence de travail est égale à la N+1 ^ème fréquence de protection prédéterminée, si le courant traversant chaque condensateur est inférieur au N ^ième seuil de courant prédéterminé correspondant à la N ^ième fréquence de protection prédéterminée, abaisser la fréquence de travail à la valeur de la N ^ième fréquence de protection prédéterminé ;

- lorsque la fréquence de travail est égale à la fréquence maximale de protection prédéterminée, le procédé comporte les étapes suivantes : mesurer le courant traversant chacun des condensateurs de filtrage ; si ces courants sont supérieurs à un seuil de courant maximal prédéterminé correspondant à la fréquence maximale de protection prédéterminée, diminuer le rapport cyclique du signal à modulation de largeur d’impulsion à une valeur de protection prédéterminée ;

- les étapes précédentes sont répétées en abaissant graduellement le rapport cyclique jusqu’à ce que le courant traversant chacun des condensateurs de filtrage soit inférieur au seuil de courant maximal prédéterminé correspondant à la fréquence maximale de protection prédéterminée ;

- chaque condensateur de la batterie de condensateur de filtrage est affecté à tour de rôle à la fonction de condensateur de filtrage initial, à chaque nouveau démarrage du procédé.

PRÉSENTATION DES FIGURES

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- [Fig.1 ] La figure 1 représente schématiquement une unité électronique de commutation selon l’invention ;

- [Fig.2] La figure 2 est un diagramme illustrant le procédé selon l’invention ;

- [Fig.3] La figure 3 représente une courbe de fonctionnement d’un condensateur de filtrage de l’unité électronique de la figure 1 . DESCRIPTION DÉTAILLÉE

La figure 1 illustre schématiquement une unité électronique de commutation 1 selon l’invention. Dans cet exemple illustratif, l’unité électronique 1 est un onduleur destiné à alimenter et piloter un moteur électrique triphasé 2 au sein d’un véhicule automobile. L’unité électronique 1 est alimentée par une batterie du véhicule automobile dont la ligne d’alimentation 3 au potentiel +12 V est représentée. L’unité électronique 1 comporte un connecteur 4 d’alimentation électrique permettant notamment de raccorder l’unité électronique 1 à cette ligne d’alimentation électrique 3.

L’unité électronique 1 comporte un pont 5 de commutateurs adapté, dans le présent exemple, à l’alimentation du moteur triphasé 2. Un microcontrôleur 6 faisant parti de l’équipement du véhicule transmet au pont 5 de commutateurs les consignes de commande à mettre en œuvre pour le pilotage du moteur 2. Dans cet exemple, le pont 5 de commutateurs est piloté par un signal à modulation de largeur d’impulsion (PWM, « Puise Width Modulation », en anglais) délivré par le microcontrôleur 6. Ce signal à modulation de largeur d’impulsion présente une fréquence de travail et un rapport cyclique.

Le moteur 2 est une charge inductive de puissance comportant des bobines de forte inductance, et l’unité électronique 1 dispose d’une batterie 7 de condensateurs de filtrage d’entrée. Cette batterie 7 de condensateurs est constituée d’un nombre prédéfini de condensateurs Ci à Cn qui sont des condensateurs électrochimiques de forte capacité (par exemple supérieure à 1 pF). Ces condensateurs Ci à Cn protègent l’unité électronique 1 contre les importantes variations d’énergie électrique provoquées par les forts appels de courant qui ont lieu lors de certaines phases de fonctionnement du moteur 2, comme le démarrage ou l’accélération.

Les condensateurs Ci à Cn sont prévus pour être connectés entre la ligne d’alimentation 3 (+12 V) et la masse. Le nombre des condensateurs Ci à Cn est choisi en fonction de la puissance de l’installation. L’unité électronique 1 comporte de plus un dispositif 8 de connexion de condensateurs. Ce dispositif 8 comporte, pour chacun des condensateurs Ci à Cn, un interrupteur 9 permettant d’ouvrir ou de fermer le circuit entre une électrode du condensateur et la masse, l’autre électrode de chaque condensateur étant reliée à la ligne d’alimentation 3. Ainsi, tous les condensateurs Ci à Cn dont l’interrupteur 9 est fermé sont mis en parallèle et sont connectés entre la ligne d’alimentation 3 et la masse (ils sont dits « activés »), tandis que les condensateurs dont l’interrupteur 9 est ouvert sont hors du circuit, et sont dits « désactivés ».

Le dispositif 8 de connexion de condensateurs est piloté par un module de commande 10 qui est adapté à fermer et ouvrir les interrupteurs 9. Les interrupteurs 9 sont par exemple des transistors et le module 10 peut-être un module de type « driver », en anglais.

Le module de commande 10 reçoit par ailleurs le signal à modulation de largeur d’impulsion du microcontrôleur 6. Le module 10 dispose ainsi de l’information relative à la fréquence de travail et au rapport cyclique donné comme consigne par le microcontrôleur 6 pour le pilotage du moteur 2. Le module de commande 6 transfère cependant ce signal au pont de commutateur 5 pour la commande effective du pont 5 de commutateurs et donc le pilotage du moteur 2, et est à même de modifier ce signal.

Le dispositif 8 de connexion de condensateurs comporte de plus un moyen de mesure de l’intensité du courant circulant dans chaque condensateur Ci à Cn, ce moyen étant schématisé par un ampèremètre 11. Sur la figure schématique de la figure 1, seul l’ampèremètre 11 du condensateur Ci a été représenté, étant entendu que chaque condensateur Ci à Cn dispose d’un tel moyen de mesure. Le module de commande 10 dispose ainsi d’une mesure du courant pour chaque condensateur Ci à Cn.

Le procédé de commande selon l’invention permet à la batterie 7 de condensateurs de remplir sa fonction de filtrage en protégeant l’unité électronique 1 du courant d’appel de charge qui peut être transitoirement très élevé. Le procédé garanti également le fonctionnement optimal des condensateurs Ci à Cn et leur longévité, et par conséquent améliore la fiabilité générale de l’unité électronique 1. Ce procédé est décrit en référence au diagramme de la figure 2 illustrant schématiquement les étapes successivement mises en œuvre par le module de commande 10 pilotant le dispositif 8 de connexion de condensateurs.

Une première étape A1 concerne la programmation initiale du module de commande 10 lors de sa mise en service. Lors de cette étape A1 , les données suivantes sont mises en mémoire dans le module de commande 10 :

- le nombre de condensateurs n constituant la batterie 7 de condensateurs ; - la fréquence de travail nominale FTO du signal à modulation de largeur d’impulsion ;

- une fréquence maximale de protection prédéterminée FTM du signal à modulation de largeur d’impulsion ;

- des fréquences de protection intermédiaires prédéterminées FTI, FT2,..., comprises entre la fréquence nominale et la fréquence maximale de protection du signal à modulation de largeur d’impulsion ;

- les seuils de courant efficace IRMS_TO, IRMS_TI, IRMS_T2, ... , IRMS_TM des condensateurs, correspondant à chacune des fréquences de travail FTO, FT-I, FT2, ... , FTM.

L’étape suivante A2 concerne ensuite l’initialisation du choix du condensateur de filtrage initial, qui sera l’unique condensateur activé lors du démarrage du procédé. Lors de la première itération du procédé, le premier condensateur Ci est désigné comme condensateur de filtrage initial.

Lors d’une étape suivante A3, le condensateur initial (Ci, dans cette première itération du procédé) est activé et tous les autres condensateurs C2 à Cn sont désactivés. L’activation ou la désactivation des condensateurs se fait par les interrupteurs 9 (voir figure 1). L’étape A3 consiste donc, lors de cette première itération, à fermer l’interrupteur 9 relatif au premier condensateur Ci et à ouvrir tous les autres interrupteurs 9 relatifs aux autres condensateurs C2 à Cn.

Lors d’une étape suivante A4, une mesure du courant traversant le condensateur initial est réalisée grâce à l’ampèremètre 11 (voir figure 1). Si le courant mesuré dans le condensateur initial est supérieur au seuil de courant nominal IRMS_TO, alors le procédé passe à l’étape suivante A5. Dans le cas contraire, le procédé reboucle sur l’étape A4. La valeur du seuil de courant nominal IRMS_TO est une valeur prédéterminée qui dépend des condensateurs de filtrage utilisés. Cette valeur correspond au courant maximal qu’un condensateur (ici le condensateur Ci dans son rôle de condensateur de filtrage initial) est prévu pour supporter, en sécurité, à la fréquence de travail nominal FTO. La fréquence de travail nominal FTO est la fréquence du signal à modulation de largeur d’impulsion émis par le microcontrôleur 6 et que le module de commande 10 transmet à l’identique au pont 5 de commutateurs. Le procédé reste donc à l’étape A4 tant que le courant traversant le condensateur initial (qui est dans cette première itération le condensateur C1 , et qui est l’unique condensateur actif de la batterie de condensateurs) reste sous le seuil de courant nominal IRMS_TO.

Le passage de l’étape A4 à l’étape A5 correspond à une situation où le courant traversant le condensateur initial Ci est supérieur au seuil de courant nominal IRMS_TO, et ce courant est considéré trop important pour le condensateur initial C1. L’étape A5 consiste à activer un condensateur de filtrage supplémentaire dans la batterie 7 de condensateurs. Ici, le condensateur suivant C2sera ainsi activé à l’étape A5, c’est-à-dire que son interrupteur 9 sera fermé par le module de commande 10.

À partir de l’étape A5, la batterie 7 de condensateurs sera donc constituée de deux condensateurs Ci et C2 en parallèle et le courant sera donc réparti sur ces deux condensateurs.

Le procédé passe ensuite à l’étape A6 dans laquelle une nouvelle mesure de courant est réalisée. Durant cette étape A6, le courant traversant les deux condensateurs activés Ci, C2 est mesuré pour chacun de ces condensateurs. Dans cette étape A6, si les courants traversant les deux condensateurs Ci, C2 Sont chacun inférieur au seuil nominal de courant IRMS_TO, la situation est jugée acceptable et la batterie 7 de condensateurs constituée alors des deux condensateurs Ci, C2 remplit sa fonction sans risques de dégradation pour ces derniers. Le dispositif passe alors à l’étape A7 dans laquelle a lieu une nouvelle vérification relative au courant.

Durant l’étape A7, les valeurs mesurées de courant pour chaque condensateur Ci, C2 (qui sont donc inférieures au seuil de courant nominal IRMS_TO) sont de plus évaluées pour déterminer si ces mesures de courant sont en outre inférieures à un seuil plancher. Dans le présent exemple, le seuil plancher est égal à la moitié du seuil de courant nominal IRMS_TO. Si ces deux mesures de courant sont supérieures au seuil plancher, le procédé reboucle sur l’étape A6. À l’inverse, lorsque le courant dans les deux condensateurs Ci, C2 est inférieur au seuil plancher (la moitié du seuil de courant nominal IRMS_TO), le procédé passe alors à l’étape A8 dans laquelle le deuxième condensateur C2 est désactivé. Cette situation correspond à un retour à une intensité jugée suffisamment faible pour ne nécessiter qu’un seul condensateur dans la batterie 7 de condensateurs de filtrage. L’étape suivante A9 consiste à déterminer si la fonction de puissance est terminée ou non, c’est-à-dire si la fonction de filtrage remplie par la batterie 7 de condensateurs est toujours nécessitée, compte tenu de la phase de fonctionnement du moteur 2. Si cette fonction de puissance n’est pas terminée, le procédé reboucle alors sur l’étape A4. À l’inverse, si la fonction de puissance est terminée le procédé passe à l’étape A10 dans laquelle un nouveau condensateur initial va être désigné pour la prochaine itération du procédé. Dans cette première itération du procédé, le condensateur suivant C2 est maintenant désigné comme condensateur initial. Lors de la prochaine itération des étapes A3 et suivantes, c’est ce condensateur C2 qui débutera en constituant seul la batterie 7 de condensateurs de filtrage. Le procédé reboucle ensuite, après l’étape A10, sur l’étape A3 au cours de laquelle ce nouveau condensateur initial C2 sera donc activé tandis que tous les autres condensateurs seront désactivés et le procédé entame alors une nouvelle itération des étapes A3 et suivantes comme décrit précédemment.

En référence à nouveau à l’étape A6 de cette première itération, si lors de cette étape, à l’inverse de précédemment, le courant mesuré dans chaque condensateur Ci, C2 est supérieur au seuil de courant nominal IRMS_TO , le procédé ne se poursuit alors pas par l’étape A7, mais passe cette fois à l’étape B1 ou le condensateur suivant de la batterie 7 de condensateurs est activé. Dans cette première itération, les condensateurs Ci, C2, C3 sont donc activés à l’étape B1 tandis que tous les autres condensateurs sont désactivés.

Le procédé passe ensuite aux étapes B2 et B3 qui sont similaires aux étapes A6 et A7, mais qui impliquent cette fois les trois condensateurs Ci, C2, C3.

À l’étape B2, le courant traversant chacun des condensateurs Ci à C3 est mesuré et comparé au seuil de courant nominal IRMS_TO. Si ce courant dans chaque condensateur est inférieur au seuil de courant nominal IRMS_TO, le procédé passe à l’étape B3 dans laquelle cette valeur de courant est comparée au seuil de courant plancher (ici, également, la moitié du courant seuil nominal IRMS_TO). L’étape B3 reboucle sur l’étape B2 si le courant dans chaque condensateur est supérieur au seuil de courant plancher. À l’inverse, le procédé passe à l’étape E14 si le courant dans chaque condensateur est inférieur au seuil de courant plancher. À l’étape E 14, le condensateur qui vient d’être activé (C3) est alors désactivé. L’étape suivante B5 consiste à déterminer si la fonction de puissance est terminée ou non. Si cette fonction de puissance n’est pas terminée, le procédé reboucle alors sur l’étape A6. À l’inverse, si la fonction de puissance est terminée le procédé passe à l’étape B6 dans laquelle un nouveau condensateur initial va être désigné pour la prochaine itération du procédé. Dans cette première itération du procédé, le condensateur suivant C2 est maintenant désigné comme condensateur initial. Le procédé reboucle ensuite, après l’étape B6, sur l’étape A3 au cours de laquelle ce nouveau condensateur initial C2 sera donc activé tandis que tous les autres condensateurs seront désactivés et le procédé entame alors une nouvelle itération des étapes A3 et suivantes comme décrit précédemment.

Si à l’étape B2, le courant mesuré dans chacun des condensateurs Ci, C2, C3 est supérieur au seuil de courant nominal IRMS_TO, le procédé passe à l’étape C1 dans laquelle un condensateur supplémentaire est activé. Le condensateur suivant est alors activé et vient s’ajouter aux condensateurs Ci, C2, C3 pour former la batterie 7 de condensateurs de filtrage. Le procédé est ainsi répété pour chacun des condensateurs de la batterie de condensateurs (ce qui est schématisé par la ligne en pointillés 13 sur cette figure 2), de sorte que, tant que le courant dans chaque condensateur est supérieur au seuil de courant nominal IRMS_TO, un nouveau condensateur est ajouté à la batterie 7 et ce jusqu’au dernier condensateur Cn.

L’étape C1 est relative à l’ajout de ce condensateur Cn et consiste ainsi à activer le dernier condensateur Cn disponible au sein de la batterie 7 de condensateurs de filtrage.

Les étapes C1 à C6 se déroulent ensuite de la même manière que les étapes B1 à B6. Après l’étape C1 , l’étape C2 concerne donc la comparaison du courant traversant chaque condensateurs (tous les condensateurs Ci à Cn étant activés) avec le seuil de courant nominal IRMS_TO. À l’étape C2, le courant traversant chacun des condensateurs Ci à Cn est mesuré et comparé au seuil de courant nominal IRMS_TO. Si ce courant dans chaque condensateur est inférieur au seuil de courant nominal I RMS_TO, le procédé passe à l’étape C3 dans laquelle cette valeur de courant est comparée au seuil de courant plancher (ici, également, la moitié du courant seuil nominal I RMS_TO). L’étape C3 reboucle sur l’étape C2 si le courant dans chaque condensateur est supérieur au seuil de courant plancher. À l’inverse, le procédé passe à l’étape C4 si le courant dans chaque condensateur est inférieur au seuil de courant plancher. À l’étape C4, le condensateur qui vient d’être activé (Cn) est alors désactivé.

L’étape suivante C5 consiste à déterminer si la fonction de puissance est terminée ou non. Si cette fonction de puissance n’est pas terminée, le procédé reboucle alors sur l’étape B2, conformément à la ligne 16 en pointillés (si le condensateur Cn est le quatrième et dernier condensateur de la batterie de condensateurs de filtrage) ou à l’étape équivalente à l’étape B2 pour le condensateur qui précède Cn. À l’inverse, si la fonction de puissance est terminée le procédé passe à l’étape C6 dans laquelle un nouveau condensateur initial va être désigné pour la prochaine itération du procédé.

Le procédé est ainsi rebouclé entre les étapes A3 et C6, de sorte que le nombre de condensateurs utilisés au sein de la batterie de condensateurs est toujours optimal.

De plus, le démarrage du procédé est toujours réalisé sur un seul condensateur mais grâce aux étapes A10, B6 et C6, ce condensateur est tournant, c’est-à-dire que chaque condensateur Ci à Cn va donc à tour de rôle jouer le rôle de premier condensateur à être activé au sein de la batterie de condensateurs. Cette disposition permet une usure régulière des condensateurs en égalisant les temps d’utilisation de tous les condensateurs, quelle que soit sa position au sein de la batterie de condensateurs. L’activation des condensateurs se fait selon un ordre fixe tournant.

Par ailleurs, lors de l’étape C2, si les mesures de courant traversant chaque condensateur Ci à Cnsont supérieures au seuil de courant nominal I RMS_TO, le procédé passe alors à une étape D1 dans laquelle la fréquence de travail du signal à modulation de largeur d’impulsion va être modifiée. Cette situation correspond à la détection d’une surutilisation des condensateurs à la fréquence de travail initialement prévu FTO. Autrement dit, bien que tous les condensateurs de la batterie de condensateurs aient été activés, il est jugé nécessaire de prendre une mesure supplémentaire, car malgré l’utilisation de la capacité maximale de la batterie de condensateurs, le courant traversant ces condensateurs est malgré tout supérieur au seuil de courant nominal IRMS_TO. Lors de l’étape D1, la fréquence de travail du signal à modulation à largeur d’impulsion est augmentée à une première fréquence de protection FTI . La fréquence du signal à modulation de largeur d’impulsion peut être modifiée au niveau du module de commande 10 ou directement au niveau du microcontrôleur 6. La première fréquence de protection FTI étant supérieure à la fréquence de travail FTO, les condensateurs Ci à Cn de la batterie de condensateurs acceptent donc un courant plus important, compte tenu des spécifications propres aux condensateur électrochimiques (voir figure 3). Grâce à la modification de la fréquence de travail à la valeur FTO, un courant supérieur au seuil de courant nominal I RMS_TO ne présente plus un risque pour les condensateurs de filtrage. À cette nouvelle fréquence FTO, le seuil de courant présentant un risque pour la batterie de condensateurs de filtrage est maintenant le premier seuil de courant prédéterminé IRMS_TI (qui est donc supérieur à IRMS_TO), voir figure 3.

Sur la figure 2, l’étape D2 consiste ensuite à déterminer si le courant traversant chacun des condensateurs Ci à Cn est supérieur à ce premier seuil de courant prédéterminé IRMS_TI . Si ce n’est pas le cas, le procédé passe à l’étape D3 dans laquelle le courant traversant chacun des condensateurs Ci à Cn est cette fois-ci comparé au seuil de courant nominal IRMS_TO. Si, lors de l’étape D3, ce courant est toujours supérieur à IRMS_TO, le procédé reboucle sur l’étape D2. À l’inverse, si à l’étape D3 le courant mesuré dans les condensateurs est maintenant inférieur à I RMS_TO, le procédé passe à l’étape D4 dans laquelle la fréquence de travail est de nouveau ramenée à la fréquence de travail initial FTO. Cette situation correspond au cas où l’augmentation de la fréquence de travail n’est plus jugée utile et le procédé passe alors à l’étape D5.

L’étape suivante D5 consiste, de manière similaire aux étapes A9, B5, et C5, à déterminer si la fonction de puissance est terminée. Si cette fonction de puissance n’est pas terminée, le procédé reboucle alors sur l’étape C2. À l’inverse, si la fonction de puissance est terminée le procédé passe à l’étape D6 dans laquelle un nouveau condensateur initial va être désigné pour la prochaine itération du procédé (C2 est maintenant désigné comme condensateur initial, dans cette première itération).

En référence de nouveau à l’étape D2, si, à l’inverse, la mesure de courant dans chaque condensateur Ci à Cn indique que chacun de ces courants présente une intensité supérieure au premier seuil de courant prédéterminé IRMS_TI , le procédé passe alors à une étape E1 dans laquelle la fréquence de travail va être augmentée cette fois-ci à une deuxième fréquence de protection FT2. De la même manière que pour les étapes D1 à D6, cette portion du procédé démarrant à l’étape E1 va ensuite mettre en œuvre cette augmentation de la fréquence de travail à la nouvelle fréquence FT2 qui est supérieure à FTI et qui permet ainsi d’augmenter encore la capabilité de la batterie de condensateurs Ci à Cn dont tous les condensateurs sont ici activés. À la suite de l’étape E1, le déroulement est le même que pour les étapes D1 à D6 et n’est donc pas décrit plus en détail ici (cette portion de procédé est schématisée par la ligne 17 en pointillés).

Ce même schéma est répété pour autant de fréquences FTI , FT2, etc. qui ont été prévues lors de l’initialisation du procédé à l’étape A1. Ainsi, en résumé, lorsque tous les condensateurs de la batterie de condensateurs sont activés, et que le courant traversant les condensateurs est toujours supérieur au seuil de courant nominal, la fréquence de travail est augmentée par paliers à FTI , puis à FT2, etc. La fréquence de travail est ainsi augmentée par paliers au fur et à mesure tant que le courant dans les condensateurs reste au-delà respectivement d’un premier seuil de courant prédéterminé IRMS_TI , d’un deuxième seuil de courant prédéterminé IRMS_T2, etc., ces seuils correspondant à chacun des paliers de fréquences prédéterminés FTI , FT2, etc.

Cette gradation dans l’augmentation de la fréquence de travail du signal à modulation de largeur d’impulsion prend fin avec une fréquence maximale FTM définie également lors de l’étape d’initialisation A1. Ainsi, le procédé passe à l’étape F1 lorsque le dernier palier de fréquence a été atteint et que le courant dans les condensateurs est toujours supérieur au seuil de courant prédéterminé correspondant à ce dernier palier de fréquence. Le procédé passe alors à une dernière augmentation de la fréquence de travail à la fréquence maximale FTM (à l’étape F1) de sorte à mettre en œuvre la capabilité maximale de la batterie de condensateurs pour cette fréquence maximale de protection FTM.

Les étapes F1 et suivantes se déroulent de la même manière que les étapes D1 et suivantes ou E1 et suivantes (non représentées). L’étape F2 consiste ensuite à déterminer si le courant traversant chacun des condensateurs Ci à Cn est supérieur au dernier seuil de courant IRMS_TM. Si ce n’est pas le cas, le procédé passe à l’étape F3 dans laquelle le courant traversant chacun des condensateurs Ci à Cn est cette fois-ci comparé au seuil de courant correspondant à la fréquence appliquée juste avant la fréquence maximale FTM (dans cet exemple, il s’agit de la fréquence appliquée lors des étapes E1 et suivantes). Si, lors de l’étape F3, ce courant est toujours supérieur au seuil de courant correspondant à la fréquence appliquée juste avant la fréquence maximale FTM, le procédé reboucle sur l’étape F2. À l’inverse, si à l’étape F3 le courant mesuré dans les condensateurs est maintenant inférieur au seuil de courant correspondant à la fréquence appliquée juste avant la fréquence maximale FTM, le procédé passe à l’étape F4 dans laquelle la fréquence de travail est de nouveau ramenée à la fréquence appliquée juste avant (dans cet exemple, au cours des étapes E1 et suivantes). Cette situation correspond au cas où l’augmentation de la fréquence de travail n’est plus jugée utile et le procédé passe alors à l’étape F5.

L’étape suivante F5 consiste, de manière similaire aux étapes A9, B5, C5, et D5, à déterminer si la fonction de puissance est terminée. Si cette fonction de puissance n’est pas terminée, le procédé reboucle alors sur la portion de procédé des étapes E1 et suivantes (ligne 18 en pointillés). À l’inverse, si la fonction de puissance est terminée le procédé passe à l’étape F6 dans laquelle un nouveau condensateur initial va être désigné pour la prochaine itération du procédé (comme précédemment, C2 est alors désigné comme condensateur initial, dans cette première itération).

Entre l’étape A3 et l’étape F6, la batterie de condensateurs de filtrage est mise en œuvre en étant protégée des pics de courant sans interférer sur le fonctionnement de l’unité électronique de commutation.

De plus, à l’étape F2, si la mesure de courant dans chaque condensateur indique que ce courant est supérieur au dernier seuil de courant prédéterminé IRMS_TM qui correspond au courant maximum admissible à la fréquence maximale de protection FTM, alors le procédé passe à l’étape G1 dans laquelle une nouvelle mesure va être mise en œuvre pour la protection de la batterie de condensateur. Cette mesure concerne l’abaissement du rapport cyclique du signal à modulation de largeur d’impulsion. Le procédé entre ici alors dans un mode dégradé dans lequel le rapport cyclique est abaissé et affecte ainsi le fonctionnement de la charge capacitive pilotée dans le but de protéger la batterie de condensateurs de filtrage. À l’étape G1, le rapport cyclique est ainsi abaissé d’une valeur prédéterminée et à l’étape G2, il est vérifié si la mesure de courant dans chacun des condensateurs Ci à Cn est revenue sous le dernier seuil de courant prédéterminé IRMS_TM. Si c’est bien le cas, le procédé reboucle sur l’étape F2, et si ce n’est pas le cas, le procédé reboucle sur l’étape G1 afin d’abaisser à nouveau le rapport cyclique.

Le rapport cyclique du signal à modulation de largeur d’impulsion est ainsi abaissé, en une ou plusieurs itérations de l’étape G1, jusqu’à ce que le courant traversant les condensateurs repasse sous le dernier seuil de courant prédéterminé IRMS_TM. Durant cette itération des étapes G1 et G2, un drapeau d’alerte peut être activé par le module de commande 10 afin d’avertir d’autres équipements du véhicule, ou l’utilisateur, d’une limitation dans la commande du moteur 2 en vue de protéger les condensateurs de la batterie de condensateur 7. Cependant, hors anomalie exceptionnelle, ces phases de limitation du rapport cyclique présentent une courte durée et influent finalement peu sur le fonctionnement global du moteur 2.

La courbe de la figure 3 représente l’évolution de la capabilité icap d’un condensateur de la batterie de condensateurs de filtrage, c’est-à-dire l’intensité admissible par le condensateur, en fonction de sa fréquence de travail f. Cette courbe est valable pour une température donnée, ici 25 °C, et pour une tension définie. La fréquence de travail est la fréquence du signal de modulation à largeur d’impulsion pilotant le pont de commutateur 5. La figure 3 illustre le contexte dans lequel évoluent les différentes fréquences de travail du signal à modulation de largeur d’impulsion, et les intensités associées au sein d’un condensateur de la batterie de condensateurs 7. La figure 3 est issue d’une courbe caractéristique de condensateur électrochimique utilisé dans le présent exemple.

La figure 3, caractéristique d’un condensateur électrochimique, présente une première portion rectiligne présentant une pente positive qui est relative à une phase où l’augmentation de la fréquence de travail appliquée au condensateur va de pair avec une augmentation de sa capabilité, c’est-à-dire de l’intensité qu’il est capable de supporter. Cette première portion rectiligne est bornée par la fréquence maximale admissible par le condensateur Fmax. La fréquence Fmax est la fréquence au-delà de laquelle une destruction du condensateur peut avoir lieu. La figure 3 montre de plus les fréquences FT ₀ , FTI , FT2... FTM qui sont choisies et initialisées dans le procédé qui vient d’être décrit. La fréquence FTM est la fréquence maximale à laquelle sera soumis le condensateur durant le procédé. Cette fréquence FTM est de préférence inférieure à Fmax pour garantir la longévité du condensateur.

Comme décrit précédemment, le procédé démarre avec un signal à modulation de largeur d’impulsion à la fréquence de travail FTO correspondant à un seuil de courant maximal IRMS_TO pour le condensateur. Selon le procédé décrit, chaque fois que le courant efficace dans le condensateur dépasse cette valeur I RMS_TO, un nouveau condensateur est activé au sein de la batterie de condensateurs 7. Lorsque le dernier condensateur de la batterie de condensateurs 7 a été activé, et que le courant est toujours supérieur à la valeur IRMS_TO, la fréquence de travail est alors modifiée et est augmentée à la valeur FTI correspondant à une nouvelle intensité maximale IRMS_TI du courant traversant le condensateur. Cette opération d’augmentation de fréquence de travail est répétée en augmentant successivement la fréquence aux paliers prédéterminés de fréquence FT-I , FT2... chaque fois que le courant dans le condensateur dépasse le seuil de courant correspondant IRMS_TI , IRMS_T2... et ce jusqu’à la fréquence maximale de protection FTM correspondant à un seuil de courant IRMS_TM. Le courant dans la batterie de condensateurs 7 évolue donc dans la plage hachurée 14. Dans cette plage, la batterie de condensateurs est protégée et l’unité électronique de commutation 1 fonctionne normalement, sans affecter le fonctionnement du moteur 2.

A partir des étapes G1 et G2 du procédé, lors de la mise en œuvre de la limitation du rapport cyclique, l’intensité du condensateur évolue alors dans la deuxième plage hachurée 15.

Des variantes de réalisation peuvent être mises en œuvre sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, le nombre de seuils de courant prédéterminés I RMS_TO, IRMS_TI , IRMS_T2... IRMS_TM peut être adapté pour une application particulière et des condensateurs spécifiques, ainsi que la fréquence de travail correspondante FTO, FT-I , FT2... FTM.

De plus, en ce qui concerne les étapes G1 et G2, l’abaissement du rapport cyclique peut être réalisé de manière continue ou par paliers.